Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Doar rabdarea si perseverenta in invatare aduce rezultate bune.stiinta, numere naturale, teoreme, multimi, calcule, ecuatii, sisteme



Biologie Chimie Didactica Fizica Geografie Informatica
Istorie Literatura Matematica Psihologie

Chimie


Index » educatie » Chimie
Metodele pentru utilizarea rationala a apei in industria chimica


Metodele pentru utilizarea rationala a apei in industria chimica




Metodele pentru utilizarea rationala a apei in industria chimica

Dezvoltarea unei industrii chimice moderne este determinata intr-o mare masura de resursele de apa.In instalatiile chimice si petrochimice apa este utilizata pentru :




racirea produselor in schimbatoare de caldura , unde apa este doar incalzita fara a fi contaminata (ex. producerea de NH3, H3PO4, C2H2, C6H5-CH2-CH3, C2H4, CH3-CH=CH2, etc) ( reprezinta aprox. 25% din cantitatea totala de apa ).

racirea compresoarelor, in pompe de vid cu inel de apa, apa este incalzita dar si contaminata dar intr-o foarte mica masura;

aparate de spalare si curatare a materiei prime si produselor, unde apa este contaminata de amestecuri mecanice sau de compusi dizolvati, dar nu este incalzita ;

absorbtia si racirea amestecurilor mecanice din produse chimice; in acest caz apa este si incalzita si contaminata;

prepararea solutiilor necesare procesului si producerea de abur in centralele termice, necesar pentru incalzirea reactantilor.

Dupa cantitatea de apa utilizata, instalatiile chimice pot fi impartite in :

cele care utilizeaza putina apa < 50 m3 /t

cu consum mediu de apa 50-100 m3 /t

cele care utilizeaza multa apa < 100- 1000 m3 /t

cele care utilizeaza foarte multa apa > 1000 m3 /t.

Ca rezultat al consumului de apa in instalatiile chimice se produce si o mare cantitate de apa reziduala.

Tab.1. Consum de apa pe grupe de industrii

Industria

Consum de apa ( 106 m3/zi )

Total

(real +recirculat)

Real

Rezidii

ind. otelului

ind. chimica si derivati

hirtie si derivati

petrol si carbune

alimentara

transporturi

mecanica

textile

total

Tab.2 Raportul deseuri/produs util pentru diferite ramuri industriale

Sector

Productie, (t/an)

Deseuri / Produs util

Ind. Petrochimica

< 0.1

Ind. Chimica

Chimia fina

Ind. farmaceutica

Sistemul de tratare al apelor reziduale este conectat cu sistemul de alimentare cu apa.

Principiile managementului apei

Apa trebuie considerata o resursa care trebuie conservata.Inainte de afi eliminata apa trebuie purificata astfel incit prin caracteristicile ei fizico-chimice si biologice sa nu reprezinte un impact pentru mediu sau ,si mai bine, sa poata fi reutilizata.

Urmarirea consumului. Componentele critice ale instalatiilor trebuie monitorizate continuu si rezultatele inregistrate pentru a putea tine sub control consumul. Utilizarea controlului statistic al procesului constituie o componenta de baza in operarea rationala a instalatiilor.

Raspunderea directa a sefului instalatiei. Persoanele insarcinate cu coordonarea diferitelor faze ale procesului sunt cel mai calificate pentru minimizarea consumurilor de apa.

Al patrulea principiu este un sumar al primelor doua. El solicita o experinta vasta. El implica definirea conditiilor optime de operare pentru fiecare utilizator si folosirea tipului de apa cel mai potrivit pentru instalatie.

STAS 4706-88 APE DE SUPRAFATA, Categorii si conditii tehnice de calitate

Se definesc trei categorii de calitate

Categoria

Domeniu de utilizare

I

alimentarea centralizata cu apa potabila;

alimentarea centralizata cu apa a unitatilor de crestere a animalelor;

alimentarea centralizata cu apa a intreprinderilor din industria alimentara precum si alte activitati care necestia apa de calitatea celei potabile;

alimentarea cu apa a culturilor de legume irigate care necesita apa de categoria I de calitate;

reproducerea si dezvoltarea salmonidelor, precum si alimentarea cu apa a amenajarilor piscicole salmonicole;

zone naturale amenajate pentru inot

bazine nautice amenajate

II

reproducerea si dezvoltarea fondului piscicol natural precum si alimentarea cu apa a amenajarilor piscicole cu exceptia celor salmonicole;

alimentarea cu apa a unor procese tehnologice industriale precum si alte activitati care necestia apa de categoria III de calitate;

scopuri urbanistice si de agrement;

III

alimentarea cu apa a sistemelor de irigatii a culturilor agricole;

alimentarea cu apa a hidrocentralelor;

alimentarea cu apa a instalatiilor pentru racirea agregatelor;

alimentarea cu apa a statiilor de spalare precum si a altor activitati ce necesita apa de categoria III de calitate;

Tabel 2 Indicatori chimici generali

Indicatorul

U.M.

Valori max. admise

Metoda de analiza

categ.I

categ.II

categ.III

Amoniu (NH4+)

mg/dm3

1

3

10

stas 8383-70

Amoniac (NH3)

mg/dm3

0,1

0,3

0,5

stas 8683-70

Azotati (NO3-)

mg/dm3

10

30

fara norma

stas 8900/1-71

Azotiti (NO2-)

mg/dm3

1

3

fara norma

stas 8900/1-71

Calciu (Ca2+)

mg/dm3

150

200

300

stas 3662-62

Clor rezidual liber (Cl2)

mg/dm3

0,005

0,005

0,005

stas 6364-78

Cloruri (Cl-)

mg/dm3

250

300

300

stas 8663-70

Dioxid de carbon liber

mg/dm3

50

50

50

stas 3263-61

Fenoli antrenabili cu vapori de apa (C6H5OH)

mg/dm3

0,01

0,02

0,05

stas 7167-65

Fier total (Fe2+)

mg/dm3

0,3

1

1

stas 8634-70

Fosfor (P)

mg/dm3

0,1

0,1

0,1

stas 1064-75

Hidrogen sulfurat si sulfuri (S2-)

mg/dm3

lipsa

lipsa

0,1

stas 7510-66

Magneziu (Mg2+)

mg/dm3

50

100

200

stas 6674-77

Mangan (Mn7+)

mg/dm3

0,1

0,3

0,8

stas 8662-70

Oxigen dizolvat in apa (minim)

mg/dm3

6

5

4

stas 6536-88

Produse petroliere

(mg/dm3)

0,1

0,1





0,1

stas 7877-84

Reziduu filtrabil uscat la 1500C

mg/dm3

750

1000

1200

stas 9187-84

Sodiu (Na+)

mg/dm3

100

200

200

stas 8295-69

Substante organice:

consum biochimic de oxigen

consum chimic de oxigen

prin metoda cu dicromat de potasiu

mg/dm3

mg/dm3

5

10

200

7

15

20

12

25

30

stas 6560-82

stas 9887-74

stas 6964-82

Sulfati (SO42-)

mg/dm3

200

400

400

stas 8601-70

Cap.II Metode pentru tratarea apelor uzate in industria chimica

II.1. Privire generala asupra tratamentului apelor uzate

Marea varietate a proceselor in industria chimica face imposibila definirea unui sistem universal de tratare a apelor.Totusi citeva trasaturi generale pot fi desprinse :

- aproape toate procesele de tratare a apelor din industria chimica includ metode

- mecanice

- fizico-chimice

- chimice

- biologice

Un plan general pentru tratarea apelor uzate incluzind procesele traditionale ale tratamentului primar si secundar si de asemenea pe cele ale tratamentului tertiar este prezentat in figura :

Tratamentul primar - pregateste apele uzate pentru purificarea biologica, el include:

egalarea compozitiei apelor ce urmeaza a fi tratate

neutralizarea lor.

metodele mecanice de purificare:

cernerea

depunerea gravitationala

filtrarea

metodele fizico-chimice :

flotatia

coagularea

Toate aceste forme de tratament aduc apele la standardul necesar pentru tratament biologic:

ph 6-9

continut de suspensii solide < 125 mg/l

continut de uleiuri minerale si grasimi < 15 mg/l

continut in compusi cu sulf < 50 mg/l

continut in metale grele < 1 mg/l.

Apele uzate intra mai intii in bazinul de egalizare ce are rolul de a uniformiza compozitia si debitul apelor uzate in instalalatia de tratare ceea ce asigura cresterea eficacitatii procesului si protejeaza instalatia de tratare.

Apele de proces din diverse tehnologii pot contine alcalii sau acizi; acestia sunt neutralizati pentru:

a preveni coroziunea instalatiei

pentru a nu perturba procesele biochimice

pentru a usura depunerea sarurilor metalelor grele.

Deseori este utilizata neutralizarea mutuala (combinata ) intre diferite fluxuri de apa uzata .Numai daca nu s-a reusit aceasta operatie se foloseste neutralizarea cu reactivi:

CaO sau Ca(OH)2 - cel mai ieftin dar cu dezavantaje:

reglarea dificila a PH datorita vitezei mici de reactie

formarea unui slam de CaSO4 greu de inlaturat.

H2SO4 si gaze uzate cu > 14 % CO2.

Dificultatea calcularii corecte a cantitatii de acid sau baze necesare neutralizarii se datoreste caracteristicilor de buffer a celor mai multe ape ceea ce face ca operatiunea de neutralizare sa se desfasoare in mai multe etape (2 sau 3) prin utilizarea unor neutralizoare echipate cu agitatoare ancora si aparate de urmarire a ph-ului.

Particolele dispersate (nisip, cenusa , solidele formate la neutralizare ) , cu diametru > 2-5 micrometri sunt indepartate din apele uzate prin sedimentare.

Particolele solide trebuiesc indepartate din ape pentru a evita abraziunea pompelor si blocarea conductelor . Pentru aceasta operatiune se folosesc diferite tipuri de aparate in special tancuri de sedimentare in care viteza orizontala a apei nu depaseste 0.3 m/s .O eficienta mai mare o au separatoarele tubulare sau multietajate .Pentru a prelucra apele cu un continut scazut de particole solide se foloseste filtrarea printr-un strat granular (nisip cuartos, aschii de piatra ).

Filtrele se deosebesc prin :

sensul de curgere : in sus sau in jos

tipul fortei de actiune gravitational - presiune

omogenitatea stratului filtrant - cu un strat - cu strat dublu

Straturile filtrante au o grosime de 60-150 cm si au particule cu diametre medii 0.25-2 mm. Se reduc materialele in suspensie pina la 5-10 mg/l.

Cind se face purificarea dupa tratamentul biologic se prefera filtrele multistrat .Un filtru tipic este format din doua straturi :

- 1 strat de antracit de 0.5 m cu granule de 1 mm.

- 1 strat de nisip de 0.3 m cu granule de 0.5 mm.

Dupa operare timp de 6-12 ore filtrele sunt curatate de particolele retinute prin trecerea inversa a unui curent de aer sau apa.

Cea mai mare eficienta in indepartarea materialelor in suspensie este realizata prin utilizarea hidrocicloanelor si centrifugilor sau prin sedimentare dupa un tratament magnetic.

Prin flotatia uleiurilor minerale, grasimilor si altor materiale, este posibila curatarea apelor.Exista doua tipuri de flotatie :

gravitationala ( daca picaturile sunt suficient de mari ) - separator gravitational cu separarea particolelor flotate si cu trapa de ulei.

flotatia cu aer - imbunatateste purificarea prin atasarea particulelor la bulele de aer.

Cel mai utilizat tip este cel care foloseste dizolvarea aerului sub presiune in apa Si apoi formarea bulelor de gaz care antreneaza in miscarea lor ascendenta materialul uleios.

Uneori procedeul este imbunatatit prin adaugarea de coagulanti sau prin dispersia sub agitare a aerului.

Tratamentul secundar - include metodele de purificare biologica , adica oxidarea compusilor organici sub actiunea microorganismelor.Metodele biologice de tratarea a apelor sunt caracterizate de :

costuri scazute de operare

operare simpla

purificare avansata (se reduce incarcarea organica de la 50-1000 mg/l la 15 mg/l B.O.D.

Tratamentul biochimic poate fi realizat in conditii anaerobe .Tratamentul aerobic are loc in prezenta oxigenului dizolvat in apa.In esenta este vorba de o modificare a proceselor naturale de autoepurare din natura .Prin oxidarea biologica a poluantilor organici , in conditii aerobe , de catre bacteriile heterotrofe , se formeaza o noua biomasa ce contine CO2, H2O si substante nebiodegradabile.

Aparatele utilizate sunt bazine aerate , biofiltre. Cea mai utilizata metoda este cea care foloseste namol activat in tancuri aerate.

Daca tratamentul se face in conditii anaerobe (fara oxigen dizolvat in apa ) , are loc un proces de fermentare a substantelor organice cu formare de : CH4 , CO2 si biomasa (celulele microorganismelor). Se aplica doar apelor cu un continut mare de substanta organica , > 1500 mg/l COD.

Metodele biologice includ nitrificarea-denitrificarea . Aceste metode determina trecerea azotului din nitriti si nitrati in azot gazos.

Multe sisteme de tratare a apelor includ doar stadiile primare si secundare.

Tratamentul tertiar

Tratamentul tertiar se adauga la sistemele de purificare dupa tratamentul biologic. El include:

- filtrarea pentru indepartarea particulelor in suspensie si a coloizilor.

- adsorbtia pe carbune activ.

- oxidarea chimica pentru a indeparta compusii nebiodegradabili.

Mai pot fi folosite si alte metode :

- coagularea

- flocularea

- schimbatorii de ioni

- osmoza inversa

- ultrafiltrarea

- metode electrochimice.

Procesele tertiare cer investitii mari de capital si implica costuri de operare mari deoarece se aplica unor volume mari de apa ce contin cantitati mici de poluanti.

Procesele locale trebuiesc utilizate pentru tratarea apelor ce contin :

metale grele

pesticide

alte substante ce inhiba procesele biologice.

Este de asemenea preferabil sa tratam debite mici de apa ce contin poluanti nebiodegradabili ( in concentratii mari ) , decit debite mari cu concentratii mici.

In instalatiile de purificare locala se utilizeaza :

- sedimentarea gravitationala

- filtrarea

- adsorbtia cu carbune activ

- distilarea

- schimbatorii de ioni

- osmoza inversa

- electrodializa.

In procesele de tratare a apelor sedimentele difera ca si compozitie si proprietati fizice; cantitatea de sedimente este functie de tipul de ape si de metoda de tratament.

Scopul final al tratarii sedimentelor il constituie transformarea acestora , printr-un numar de operatiuni , intr-un produs nedaunator mediului. Sedimentele se pot acumula:

- ca rezultat al proceselor de sedimentare

- ca un namol in timpul tratamentului biologic

- ca rezultat al procedeelor chimice.

Aceste sedimente trebuie prelucrate intr-un mod adecvat inainte de a fi eliminate sau distruse. Acest tratament cuprinde:

ingrosare sau compactare (este o parte esentiala in orice schema tehnologica ).

stabilizare ( se face pentru a evita putrezirea sedimentului si pentru a-l face mai usor de ars sau de recuperat substantele utile).

Stabilizarea se face prin:

fermentare anaerobica ( metanare)

oxidare aeroba

tratament termic

degradare biochimica

oxidare in faza lichida

uscarea sedimentelor.

eliminarea apei

depozitare sau recuperare.

Eliminarea apei

- conditii naturale : bazine largi



- conditii artificiale : - filtre - de vid

- presa

- centrifugi.

Dupa indepartarea mecanica a apei si uscarea termica , masa de sediment se reduce considerabil.

Compactarea se realizeaza prin micsorarea continutului de umiditate. Metodele utilizate sunt:

- compactarea gravitationala

- flotatia

- centrifugarea

- filtrarea.

Dupa procedeele de tratare a apelor sedimentele rezulta in forma unor suspensii cu 0.5- 6% particole solide. Dupa compactarea si indepartarea mecanica a apei ele ajung la 15-20 %. Reziduurile din namolul activat in procese biochimice cu un continut de apa mai mare decit sedimentele rezultate in procese mecanice.

Compactarea gravitationala este cea mai simpla si cea mai economica; ea utilizeaza un tanc de ingrosare prevazut cu agitator. Prin aceasta metoda pot fi compactate sedimente anorganice pina la o incarcare de 366 kg/m2. zi cu pina la 20% particole solide in masa.

Flotatia se utilizeaza pentru a compacta sedimentele. Cea mai utilizata este flotatia sub presiune care admite o incarcare de 15-29 kg/m2. h si care poate compacta deseuri din procese biologice cu un continut de particole solide de 4-6 %. In acest procedeu namolul este amestecat cu apa ( 100-250%) si este saturat cu aer sub o presiune de 3.5-5 at. Cind se indeparteaza presiunea in reactorul de flotatie , bulele de aer care se formeaza , antreneaza la suprafata particolele solide. Stratul de deasupra este indepartat continuu.

Centrifugarea sedimentelor se foloseste pentru obtinerea unor sedimente cu un continut scazut de apa ( 15-35% substanta solida). Se pot utiliza centrifuge continui sau discontinui.Exemplu de productivitate : 13,6-22.7 m3/h cu un continut de substante solide de 11% ( industria hirtiei).

Filtrarea este utilizata pentru a inlatura mecanic apa. Se folosesc in general :

- filtre sub vid

- filtre presa

- filtre vibratoare.

Filtrul rotativ sub vid este cel mai utilizat ; rezulta un sediment ce contine 15-40% substante solide.

Multe sedimente si in special cele de origine biologica sunt dificil de uscat. Pentru imbunatatirea proceselor de indepartare a apelor se schimba structura lor prin tratament termic sau cu reactivi. Tratamentul cu reactivi utilizeaza coagulanti si floculanti.

Cele mai utilizate procedee de tratare a sedimentelor sunt cele biologice:

- aerarea sedimentelor pe perioade lungi ( 10-20 zile ) in tancuri de stabilizare.

II.2. Metode mecanice si fizico-mecanice de tratare a apelor uzate

Asa cum s-a mentionat anterior, metodele mecanice si fizico-chimice sunt folosite indeosebi in tratamentul primar al apelor uzate.

Cele mai dezvoltate metode mecanice (din punct de vedere tehnologic ) sunt:

filtrarea grosiera

sedimentarea

centrifugarea

filtrarea

Dintre metodele fizico-chimice amintim:

coagularea

flotatia

adsorbtia pe carbune activ

schimbul ionic

Metode chimice:

neutralizarea

precipitarea

oxidarea

reducerea.

II.2.1 Metodele mecanice

Metodele mecanice se folosesc pentru separarea compusilor minerali sau organici nedizolvati in apa. Scopul tratamentului mecanic este pregatirea apelor uzate pentru tratamentul prin metode fizico-chimice sau biologice. Metodele mecanice din statiile moderne de epurare cuprind:

- filtrarea grosiera ( cernerea ) prin gratare;

- captarea nisipului;

- sedimentarea ;

- filtrarea;

Tipul si marimea instalatiilor depind de compozitia apelor uzate si de metodele de tratament ulterioare. Cel mai adesea metodele mecanice sunt folosite in stadiile primare ale procesului de tratare. Ele asigura separarea materialelor in suspensie in proportie de 90-95% si reduc poluantii organici (BOD total) cu 20-25 %.

Eficienta tehnologica a tratamentului mecanic poate fi imbunatatita prin utilizarea unor noi tipuri de aparate (separatoare in trepte, filtre reticulare, hidrocicloane, etc).

Tab.2. Caracteristici tehnice ale tipurilor de metode mecanice utilizate in Germania

Metoda

(limita partic. solide indepartate, m

Gradul de purificare, %

mat.suspendate    mat.organice

Debit

m3/h

Viteza de

sedimentare

m/h

Cost

operare

DM/m3

Sedimentarea gravitationala,

20-50

80

30 (BOD)

5

0.01

Centrifugare - 5

60

-

500

3

0.02

Filtrare - < 10

95

pina la 5 mg/l

-

-

<5

0.01

Filtrare fina - < 5

95

pina la 5 mg/l

50 (BOD)

30(BOD)

-

5-15

0.02

Pentru a prelucra apele cu un continut scazut de particole solide se foloseste filtrarea printr-un strat granular (nisip cuartos, aschii de piatra ).

II.2.2 Metode fizico-chimice de tratare a apelor

Metodele fizico-chimice sunt utilizate de sine statator sau in combinatie cu metodele mecanice, chimice sau biologice.

Metodele fizico-chimice includ : coagularea , sorbtia, flotatia, extractia, schimbul ionic si osmoza inversa. Metodele fizico-chimice se folosesc indeosebi inainte de tratamentul biologic.

Coagularea

Particolele grosiere sunt usor de indepartat prin metode mecanice in timp ce particolele fin dispersate si cele coloide ramin. Pentru a le indeparta se poate utiliza metoda coagularii. Astfel, particolele din sistemele coloidale se aglomereaza pentru a forma agregate mai mari, care sunt indepartate prin procedee mecanice. Una din formele de coagulare este flocularea , in care particolele mici suspendate formeaza agregate filiforme , care se indeparteaza usor sub influenta substantelor numite floculanti.

Sistemele coloidale se caracterizeaza prin existenta unor agregate polimoleculare cu diametru mai mare decit al moleculelor obisnuite:

sisteme ultramicoeterogene diam. part. 10-5 10-7 cm;

sisteme microeterogene diam part. 10-3 10-5 cm sau sisteme pseudocoloidale

Tipuri de dispersii coloidale

Faza dispersa

Mediul de dispersie

Denumire

solid

lichid

sol suspensie

lichid

lichid

emulsie

gaz

lichid

spuma, emulsie gazoasa

solid

gaz

aerosol, aerosuspensie

lichid

gaz

aerosol, aeroemulsie

lichid

solid

liogel, emulsie solida

gaz

solid

aerogel, spuma solida

Metodele de coagulare si floculare sunt larg raspindite in instalatiile de tratare din industria petrochimica, industria hirtiei si alte ramuri. Eficienta tratamentului de coagulare depinde de multi factori:

- tipul particolelor coloidale

- concentratia si gradul lor de dispersie

- prezenta in apa a electrolitilor si a altor amestecuri.

Procesul principal in coagulare este heterocoagularea : interactia particolelor coloidale si fin dispersate cu agregatele ce se formeaza la introducerea coagulantilor in apele uzate.

Cei mai raspinditi coagulanti sunt sarurile hidrolizabile de aluminiu si fier. La folosirea acestor substante , prin reactia de hidroliza se formeaza hidroxizii insolubili (de fier sau aluminiu) , care atrag pe suprafata lor particolele coloidale , antrenindu-le in miscarea descendenta de depunere. Coagulantii se adauga in cantitati de 30-300 mg/l, cel mai adesea 100-150 mg/l.

Pentru a reduce consumul de coagulanti, procesul trebuie desfasurat in intervalul de pH: pentru Al(OH)3, pH<= 4.5-8, iar pentru Fe(OH)3 , pH > 9.

Sarurile folosite sunt FeCl3 si Al2(SO4)3 . La apele foarte murdare consumul de coagulanti poate ajunge la 1-4 kg/m3. Volumul de sediment obtinut in urma coagularii ajunge la 10-20% din volumul apei procesate.

In procesul de coagulare chimica ( la folosirea FeCl3 si Al2(SO4)3 ) se realizeaza concomitent si curatarea apei de fosfati (la mai putin de 0.3-0.7 mg/l) si de ioni de metale grele :Pb, Cu, As, Cr, Hg, in forma de hidroxizi , prin cosedimentare cu hidroxizii de fier sau de aluminiu ( eficienta indepartarii este de 50% pentru Cu si de 90% pentru Pb, As, Cr2+).

Metoda coagularii este utilizata in principal pentru fluxurile mici de ape uzate. Alaturi de coagulantii propriuzisi, pentru ameliorarea procesului se folosesc desori adjuvanti sau acceleratori cum ar fi: silice activa, fire de zbest, argile bentonitice, amidon, dextran, gelatina, colagen si mai ales acceleratori organici sintetici (floculanti). Prin utilizarea floculantilor se mareste densitatea particulelor formate, reducindu-se consumul de coagulanti. Floculantii pot fi :

polimeri cu grupe polare neionice : amidon, carboximetilceluloza, alcool polivinilic, poliacrilonitril, polietilenoxid;

polimeri cu grupari anionice: acid polistirensulfonic, poliacrilat de sodiu;

polimeri cu grupari cationice: copolimeri vinilpiridinici.

polimeri amfoteri : poliacrilamida, proteine, etc.

Consumul de floculanti este de 0.5-1g/m3.

Trecerea apelor uzate printr-un electrolizor cu anod solubil ( de Al sau de Fe) are acelasi efect de coagulare.

Dizolvarea a 1g Al este echivalenta cu introducerea a 6.3 g de Al2(SO4)3

Dizolvarea a 1g Fe este echivalenta cu introducerea a 2.9 g FeCl3

Dizolvarea a 1g Fe este echivalenta cu introducerea a 3.6 g Fe2(SO4)3.

Consumul de curent pentru dizolvarea a 1 g Al este de 12 wat.h si de 2.9 wat.h pentru 1g de fier. Se recomanda o densitate de curent de max. 10 A/m2 cu o distanta intre electrozi de <= 20 mm si o viteza a apei printre electrozi de 0.5 m/s.



Coagularea electrochimica poate fi folosita pentru tratarea apelor ce contin particole sub forma de emulsie de uleiuri , grasimi, pruduse petroliere, in conc. de 0.3-7.5 g/l , atingindu-se o eficienta de 99% ( 0.6 A/dm2 la un voltaj de 10-18 V).

Flotatia

Procesul tratarii apelor continind substante uleioase sau materiale fibroase, prin flotatie , consta in formarea unor complexe particole-bule de gaz , care migreaza spre suprafata apei.Spuma astfel formata este indepartata de la suprafata apei. Metoda flotatiei este utilizata pentru extragerea substantelor insolubile si pentru scaderea partiala a concentratiei celor solubile. Pot fi folosite urmatoarele metode de realizare a flotatiei:

a) flotatia cu indepartarea aerului din solutie ( instalatii sub vid sau sub presiune);

b) flotatia cu dispersarea mecanica a aerului (cu agitatoare sau instalatii de flotatie pneumatice);

c) flotatia in care aerul trece peste materiale poroase;

d) electroflotatia

e) flotatia chimica si biologica (utilizata pentru compactarea sedimentelor rezultate la tratarea apelor).

- flotatia cu indepartarea aerului din solutie se utilizeaza pentru tratarea apelor ce contin particole foarte mici , deoarece prin acest procedeu se produc cele mai mici bule de aer. Esenta procesului este crearea unei solutii suprasaturate de aer in apa. Aerul care paraseste aceasta solutie formeaza microbule in toata masa de apa care migreaza catre suprafata antrenind particolele. Instalatiile de flotatie sub vid se utilizeaza pentru tratarea apelor usor poluate (max. 250 mg/l) , ceea ce, impreuna cu complexitatea conditiilor de operare, constituie dezavantajul procesului. Avantajele constau in usurinta purificarii si in consumurile mici de energie.

Flotatia sub presiune este utilizata intr-un domeniu larg, deoarece se poate regla gradul de suprasaturare cu aer al solutiei in functie de eficienta purificarii. Se pot trata ape cu 4-5 g /l sau mai mult. Saturarea apei cu aer se realizeaza prin mentinerea apei si aerului sub o presiune de 3-5 at timp de 1-3 minute.

Suprafata unei celule de flotatie se determina fata de o incarcare hidraulica de 6-10 m3 /h pe 1 m2 de suprafata. Timpul de flotatie este de 20 min. Debitul printr-o celula de flotatie nu va depasi 1000 m3/h.

La tratarea unei ape (cu diametrul optim al al particulelor de poluant de 0.5 m intr-o celula de flotatie ce are un debit de 120m3/h , gradul de purificare este: 98% - mat. in suspensie; 50% -BOD; 75% COD. Costurile de epurare sunt de 5-10 DM/m3.

La electroflotatie bulele de gaz se obtin prin electroliza apei (H2 la catod, O2 la anod). Rolul principal in procesul de flotatie este jucat de bulele formate la catod. Prin inlocuirea catodului sub forma de placa cu cel sub forma de fir subtire se produc bule cu diametru mai mic si eficienta procesului creste. In instalatiile de electrocoagulare - flotatie au loc concomitent cele doua procese:

- la anod dizolvarea Al (Fe) ce conduce la formarea agregatelor de hidroxid;

- la catod formarea de bule ce determina flotatia.

Instalatiile de electroflotatie sunt utilizate in industria petroliera si a hirtiei. Pentru a imbunatati eficienta purificarii prin flotatie, in ape se pot adauga reactivi speciali:

- acizi grasi si sarurile lor;

- baze organice ce contin o grupare alchil mare;

- alchilarilsulfonati.


Flotatie cu aer dizolvat

AdsorbtiaHH HH

Adsorbtia pe granule de carbune activ este una din cele mai eficiente metode pentru indepartarea substantelor organice dizolvate in apa. Adsorbtia poate fi utilizata independent sau in combinatie cu tratamentul biologic ca metoda preliminara. Avantajele acestei metode sunt:

posibilitatea adsorbirii substantelor din amestecuri multicomponente;

eficienta inalta a purificarii, in mod spcial pentru apele cu incarcare mica;

metodele de adsorbtie sunt foarte eficiente pentru extragerea compusilor valorosi din apele uzate.

Tratamentul prin adsorbtie este utilizat indeosebi cind apele contin mai ales compusi aromatici, alifatici, coloranti sau electroliti.

Adsorbantul cel mai utilizat este carbunele activ :

- porozitate 60-75%;

- suprafata specifica 400 -900 m2/g.

Proprietatile adsorbtive ale carbunelui activ depind foarte mult de structura, marimea porilor si distributia lor. Activitatea sorbentului se masoara in kg/m3 sau kg/kg. Carbunele activ se poate obtine din lemn, turba, carbune bituminos. In functie de materia prima, dar in mod esential depinzind de tipul procedeului se pot obtine structuri diferite ale porilor.

Adsorbtia substantelor organice pe carbune depinde de :

- caracteristicile fizico-chimice (masa moleculara, solubilitate, polaritate).

- configuratia moleculara;

- compusii cu catena ramificata se adsorb mai usor decit cei cu catena liniara;

- moleculele cu polaritate mica se adsorb mai usor;

- compusii cu masa moleculara mai mare se adsorb mai usor.

Adsorbtia compusilor substantelor anorganice difera foarte mult.

- de exemplu KCl practic nu este adsorbita;

- Hg si ionii de Fe sunt adsorbiti intr-o proportie insemnata.

Larga utilizare a carbunelui activ este datorata proprietatilor lui hidrofobe, disponibilitatii lui si capacitatii mari de adsorbtie. Cei mai multi compusi organici nebiodegradabili pot fi adsorbiti pe carbune.

Tab.3. Indepartarea anumitor compusi organici din apele uzate prin adsorbtie pe carbunele activ

Compus

Concentratia in apa, mg/l

inainte    dupa tratament

Eficienta indepartarii

CCl4

C2Cl6

104

0.2

C10H8    naftalina

529

< 3

>99.4

2 cloro- naftalina

18

< 3

> 83

CHCl3

1430

27

Cl2C=CCl2

34

< 0.1

toluen

2360

< 3

Exista numeroase tipuri de echipamente pentru aplicarea proceselor de adsorbtie :

- se pot utiliza filtre granulare in care fiecare particola este de 3-5 mm sau

- straturi fluidizate , f = 0,5-1mm;

- amestecatoare urmate de filtre.

In mod uzual se folosesc citeva unitati in paralel constind din 3-5 filtre plasate consecutiv. Dupa saturarea primei unitati ea este trecuta la regenerare iar apa trece prin urmatorul filtru.

Avantajul instalatiilor cu strat in miscare este acela ca permit eliminarea spre regenerare si adaugarea continua de carbune activ.

Tratamentul de adsorbtie poate fi: - a) regenerativ

- b) distructiv

a) substantele adsorbite sunt extrase de pe suprafata carbunelui cu un solvent usor (benzen, acetat de butil, dicloretan), iar carbunele este regenerat cu abur.


carbune uzat solvent + compus organic


carbune +

solvent solvent

Separator

 

Regenerare

 
compus organic

abur


carbune regenerat apa

-b) cind se trateaza ape uzate ce contin multi poluanti, carbunele este regenerat prin oxidare umeda (cu oxigenul din aer). La aceasta regenerare se pierde 5-10 % din carbune.

Daca apele uzate contin metale grele, este nevoie de o spalare acida a carbunelui pentru a le putea indeparta si a asigura astfel o activitate buna de adsorbtie a compusilor organici.

Prin adsorbtia cu carbune activ se pot indeparta cam 90% din compusii organici poluanti din ape.

Ca rezultat al cercetarilor din ultimii ani au aparut noi adsorbanti : rasini macroporoase care nu au gasit inca aplicare larga, dar pot fi folosite pentru indepartarea individuala a compusilor organici nepolari in timp ce alti compusi pot fi indepartati prin alte metode. Rasinile macroporoase au selectivitate mare si pot fi utilizate pentru indepartarea unui singur compus.




loading...




Politica de confidentialitate


Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate